nobel名人演講

1、諾貝爾獎得主Geim先生感人至深的獲獎演講詞（中文版）上 2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主之一Andrea Geim先生做了一個非常有趣，勵志而且感人的獲獎報告，我冒昧地翻譯如下。文章較長，先放第一段。原文請參見諾貝爾獎官方網(wǎng)站,如有侵權(quán)，請瑞典皇家科學(xué)院于10月份打我電話，我將刪除本文。通向石墨烯的隨機(jī)行走如果現(xiàn)在有人想要了解石墨烯的美麗的物理內(nèi)涵，他們可以從許多相關(guān)的學(xué)術(shù)綜述，還有大眾科學(xué)雜志上的文章中選擇。在此我向讀者推薦自己寫的幾篇相關(guān)的文章1-3，希望大家能原諒我的“自賣自夸”。為了不重復(fù)這些文章的內(nèi)容，在這次演講里，我決定給大家講一講我自己曲折的科研道路，以及這條路最終是如何通向諾貝爾

2、獎的。這其中大部分的內(nèi)容我從未在別的地方講述過。當(dāng)然，各位可以放心，我不會從我的幼兒園時代開始講起。我將向您講述我從1987年獲得博士學(xué)位之后，直到2004年為我們贏得諾貝爾獎的文章被雜志接受這段時間內(nèi)的故事。無疑，越接近尾聲這個故事會變得越豐富。反觀歷史，我還會詳細(xì)地描述2004年之前與石墨烯有關(guān)的研究工作，以及分析石墨烯為什么會引起這么多人的興趣。我會努力讓非物理專業(yè)的讀者也覺得接下來的內(nèi)容易懂而且有意義。不要做已死的研究我的博士論文題目叫做“Investigation of mechanisms of transportrelaxation in metals by a helicon

3、resonance method”。我只能說它是一個非常無趣的研究。在蘇聯(lián)的Instituteof Solid State Physics，我花了五年時間，發(fā)表了五篇論文來完成這個學(xué)位。學(xué)術(shù)網(wǎng)站W(wǎng)eb of Science很嚴(yán)肅地告訴我，我的這些文章被引用過兩次，而且都是作者自己在引用。其實，在我的博士生歲月開始前十多年，這個研究方向就已經(jīng)沒落了。即使如此，我還是從中學(xué)到了一些讓我受益終身的東西，那就是絕對不要讓你的學(xué)生研究那些已經(jīng)死了很久的課題方向。博士畢業(yè)以后，我在俄羅斯科學(xué)院下屬的Institue of Micro-electronics Technology找到了一份臨時工作，做一名普

4、通的研究員。蘇聯(lián)當(dāng)時的研究系統(tǒng)允許甚至鼓勵年輕的研究人員獨立開展研究工作。經(jīng)過一年的摸索，嘗試不同的方向，我終于開始找到了合適自己的研究道路，從而與我的博士導(dǎo)師在學(xué)術(shù)上脫離了關(guān)系。以當(dāng)時蘇聯(lián)極其困難的實驗條件，我找到了一個可行而且新穎的實驗方向，雖然這聽起來是不太可能的事情。我用微細(xì)加工的裝置制備了金屬膜，在它上面沉積了一層薄薄的絕緣體，然后再沉積一層高溫超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的作用是通過邁斯納效應(yīng)把外加磁場約束到一個個渦旋里，對下面的金屬膜產(chǎn)生高度不均勻的磁場分布。金屬膜中的電子在這種空間上快速變化的磁場中（磁場在小于一個微米的范圍內(nèi)就會發(fā)生很大的變化）的運動在當(dāng)時是一個新的研究領(lǐng)域，我發(fā)表了這個領(lǐng)

5、域中的第一篇實驗論文，之后Simon Bending也獨立地發(fā)表了類似的研究。這是一個有趣而且還比較重要的課題，在接下來的幾年里我都在研究這個方向，包括1991年我在Simon實驗室做博士后的階段。這段經(jīng)歷給了我一個很重要的體會，那就是創(chuàng)立一個新的研究方向總是比在一個已經(jīng)僧多粥少的領(lǐng)域里尋找新的突破要容易取得成果。當(dāng)一個全新的領(lǐng)域剛剛開始的時候，成功的幾率會大得多。當(dāng)然，很多關(guān)于這個新領(lǐng)域的美好預(yù)期可能最終無法實現(xiàn)，但是在新的領(lǐng)域里做研究，總會有意想不到的現(xiàn)象產(chǎn)生。別人的垃圾，我的金子1990年，在我所在的研究所所長Vitaly Aristov的幫助下，我得到了英國皇家學(xué)會一段為期6個月的訪問

6、機(jī)會。英國諾丁漢大學(xué)的Laurence Evaes和Peter Main邀請我訪問他們的實驗室。對于實驗工作而言，6個月是非常短暫的。受這個條件所限，我只能研究這些實驗室當(dāng)時已有的一些樣品。先前的實驗人員留下了一些砷化鎵微米線，它們已經(jīng)被廢棄在實驗室的角落里好幾年了。由于我曾經(jīng)在資源稀缺的蘇聯(lián)學(xué)術(shù)界工作過，我能夠在相對惡劣的環(huán)境中開辟出一條道路來。這些被別人視作毫無用處的樣品成了我的金礦。我開始了每周100個小時的工作來研究它們。在這短短的6個月里，我做出了兩個后來發(fā)表在Physical Review Letters上的工作。后來我常常用這段經(jīng)歷跟年輕的學(xué)生們開玩笑。當(dāng)實驗不像預(yù)期的那樣進(jìn)展順

7、利，他們開始抱怨樣品不好導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)不了新東西的時候，我就會跟他們說，“根本沒有差的樣品，只有差的學(xué)生/博士后”。仔細(xì)研究你總會發(fā)現(xiàn)一些新東西。當(dāng)然最好還是投身新的研究領(lǐng)域，避免研究那些別人已經(jīng)深入研究過的樣品。但是，即使我們足夠幸運，找到了一個像石墨烯一樣激動人心的研究領(lǐng)域，謹(jǐn)慎研究和堅持不懈的精神會讓人走得更遠(yuǎn)。在諾丁漢的研究是如此的高強(qiáng)度和激動人心，我決定不回俄羅斯了。在蘇聯(lián)混亂的社會中求生對我來說無異于浪費生命。于是，在我33歲，學(xué)術(shù)h因子等于1的時候，我開始在歐洲尋找博士后的職位。接下來的四年我在不同的大學(xué)之間輾轉(zhuǎn)，從英國的諾丁漢，到丹麥的哥本哈根，再到英國的巴斯，最后回到諾丁漢。每一份

8、新的工作都教會我一兩個新的研究領(lǐng)域，這段經(jīng)歷極大地擴(kuò)展了我的科學(xué)視野。在那些年，我的主要研究方向是介觀物理，包括二維電子氣體，量子點接觸，共振隧穿，量子霍爾效應(yīng)等等等等。我也熟悉了用分子束外延生長砷鋁化鎵異質(zhì)結(jié)，提高了我在俄羅斯就開始學(xué)習(xí)的微細(xì)加工和電子束刻蝕的技術(shù)。所有的這些積累成為了十多年后石墨烯研究的堅實基礎(chǔ)?！皽剀啊钡暮商m生活到1994年時，我已經(jīng)發(fā)表了足夠多的優(yōu)質(zhì)的文章，參加了足夠多的學(xué)術(shù)會議。我希望能夠找到一個正式的學(xué)術(shù)工作。當(dāng)我得到荷蘭的University of Nijmegen的一個副教授的職位時，我毫不猶豫地抓住了這個機(jī)會，結(jié)束了我“后蘇聯(lián)時代”各地流浪生活。到了Nijme

9、gen的第一個任務(wù)無疑是樹立起自己的學(xué)術(shù)地位。但是當(dāng)時我沒有任何的啟動經(jīng)費，也沒有微細(xì)加工的設(shè)備來繼續(xù)我以前的研究工作。我擁有的是Nijmegen強(qiáng)磁場實驗室里的強(qiáng)磁場裝置，低溫以及電子設(shè)備。當(dāng)時強(qiáng)磁場實驗室的主任是Jan Kees Maan。他也是我的“老板”，掌管了所有的實驗經(jīng)費。雖然當(dāng)時我作為獨立研究員拿到了研究經(jīng)費，但是我不能隨我的心愿來支配這些錢。錢都是通過由正教授領(lǐng)導(dǎo)的所謂“工作組”來分配的。另外，荷蘭的博士研究生只能由正教授指導(dǎo)，副教授只能靠自己單打獨斗。雖然這聽起來有些怪誕，但是這就是90年代荷蘭的研究體制。這樣的研究條件對我來說非常艱難。開始的一兩年，我掙扎著適應(yīng)這種系統(tǒng)，它

10、與我在諾丁漢所經(jīng)歷的愉快而富有成效的研究歲月形成巨大的反差。而且令人奇怪的是，只是在大學(xué)里有如此森嚴(yán)的等級制度，走出大學(xué)圍墻，每個人對我都很好，包括強(qiáng)磁場實驗室的主任Jan Kees和其他研究人員。即便如此，在Nijmegen的研究機(jī)會還是要比在俄羅斯好得多。最終依靠我的海外合作者的幫助，我還是在荷蘭的學(xué)術(shù)圈里立住了腳。諾丁漢的同事們（尤其是Mohamed Henini）生長了二維電子氣體的晶體，之后它們被送到俄羅斯，我從80年代就開始的同事和好友Sergey Dubono把它們微細(xì)加工成我需要的器件。我當(dāng)時的研究課題可以被稱作“介觀超導(dǎo)”。Sergey和我用二維電子氣體加工出微米尺寸的霍爾器

11、件，然后用它來探測很小的超導(dǎo)體周圍的局部磁場。這種方法不僅可以測量到單個磁場渦旋進(jìn)入和離開超導(dǎo)體，還能測量許多其他非常微弱的變化。依靠彈道輸運下的霍爾微磁測量技術(shù)，我們發(fā)展了這種新的實驗方向。在接下來的幾年里，我們在這個領(lǐng)域充分地展開研究，最終在Nature，Physical Review Letters等等刊物上發(fā)表關(guān)于順磁邁斯納效應(yīng)，具有分?jǐn)?shù)個磁通量子的渦旋，在約束空間中的磁場渦旋分布等等的研究結(jié)果。我的妻子Irina Grigorieva是磁場渦旋方面的專家。她在荷蘭找不到工作，所以她有足夠多的時間來幫助我的研究和撰寫論文。而Sergey不僅僅幫我加工器件，同時也常常來到Nijmegen

12、來幫我實驗測量。我們形成了一種非常高效的合作模式，他負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，我則在旁邊房間里的電腦上分析數(shù)據(jù)，決定實驗的下一步。磁懸浮的魅力關(guān)于介觀超導(dǎo)研究的第一個結(jié)果大概在1996年的時候開始成形，這讓我在荷蘭的研究系統(tǒng)里找到了一絲安全感，同時我也開始擴(kuò)展我的研究方向。我廣泛地調(diào)研，試圖找到新的研究方向。在Nijmegen最主要的實驗優(yōu)勢是強(qiáng)大的電磁鐵，但是同時它們也是讓我頭痛的地方。雖然這些磁鐵能夠產(chǎn)生20特斯拉的磁場，比我們的很多競爭者所擁有的超導(dǎo)磁場要稍微強(qiáng)一點（那些超導(dǎo)磁場大約為16到18特斯拉），但是這些龐然大物運轉(zhuǎn)起來極其費電，我們只能每天晚上當(dāng)電價便宜的時候用幾個小時。我當(dāng)時在介觀超導(dǎo)方

13、面的研究僅僅需要非常微弱的磁場（小于0.01特斯拉），所以我用不到這些電磁鐵。這讓我這個強(qiáng)磁場實驗室的研究員感到一些愧疚，我感到有責(zé)任找到一些可以利用到這些強(qiáng)大的電磁鐵的研究課題來。我意識到相比其他的超導(dǎo)磁鐵，這些電磁鐵的唯一明顯優(yōu)勢就是它可以在室溫下工作，不需要像其他超導(dǎo)磁鐵一樣冷卻到液氦的溫度。然而，這在一般人看來并不是什么優(yōu)勢，因為大部分的凝聚態(tài)實驗都需要極低溫的環(huán)境。這使得我和同事們開始思考什么強(qiáng)磁場下的現(xiàn)象可以在室溫里研究。不幸的是，我們似乎根本沒有什么選擇。終于，我無意中了解到了一個所謂“磁化水”的現(xiàn)象。據(jù)稱，把一塊永久磁鐵放在熱水龍頭上可以防止水垢在水管里的形成?；蛘甙岩粔K磁鐵放

14、在水龍頭上，你的水壺里將用會不會形成一層厚厚的沉積物。這些磁鐵隨處可見，很容易買到。網(wǎng)絡(luò)上有數(shù)以百計的文章介紹這種現(xiàn)象，但是其背后的物理原理卻不明了，甚至還有很多研究人員根本不相信這種現(xiàn)象的存在。在過去的15年里，我曾嘗試過幾次要研究這種“磁化水”現(xiàn)象，都無果而終，我至今也不能給出一個解釋。但是，當(dāng)時實驗室里室溫下的強(qiáng)磁場讓我橫向聯(lián)想到了磁化水的實驗。我想，如果磁化水效應(yīng)真的存在，那么20特斯拉的強(qiáng)磁場應(yīng)該產(chǎn)生比0.1特斯拉的普通永久磁鐵明顯得多的效應(yīng)。有了這個想法，在某一個星期五的晚上，我把一點水倒進(jìn)了我們實驗室正在產(chǎn)生巨大磁場的儀器里。往實驗儀器里潑水很顯然不是一個正規(guī)的實驗操作，現(xiàn)在我也

15、記不起來當(dāng)時我為什么會干出如此“不專業(yè)”的事情來。很顯然，沒有人曾經(jīng)嘗試過做這樣傻的事情，雖然這種類似的儀器在世界上幾個實驗室里已經(jīng)存在了幾十年了。讓我極為驚訝的是，水并沒有從強(qiáng)磁鐵中流出來，而是滯留在了磁鐵的中心。來自諾丁漢的訪問學(xué)生Humberto Carmona和我玩了一個多小時，我們用一根木棍攪動滯留在磁鐵中心的水，并改變磁場的強(qiáng)度，最終，我們看到了如圖1所示的驚人現(xiàn)象，一個水球懸浮在了空中！這太神奇了！我們很快意識到這個現(xiàn)象背后的物理是我們熟悉的逆磁性。但是我花了很長時間才讓我相信水的這么微弱的逆磁效應(yīng)（在外加磁場強(qiáng)度為B的時候，水能產(chǎn)生0.00001*B的磁場來抵抗它），比鐵的磁性

16、要弱十億倍，居然可以抵抗水的重力。我的許多同事，包括那些一輩子與強(qiáng)磁場打交道的研究員，看到這個現(xiàn)象時都目瞪口呆，甚至還有一些人認(rèn)為這是一個惡作劇。接下來的幾個月，我都在給我的同事們和訪問者演示這個實驗，同時設(shè)法為這個美麗的現(xiàn)象找到一個更為吸引普通大眾的演示方式。在我們嘗試過懸浮的眾多物體中，圖1的懸浮青蛙引起了媒體的廣泛關(guān)注。更重要的是，在熱鬧的媒體報道背后，這張圖片甚至進(jìn)入了許多物理教科書。雖然它有些怪誕，但是這個實驗讓人們重新審視逆磁效應(yīng)，我們不再認(rèn)為它是一種微不足道的性質(zhì)了。有時候我出去參加學(xué)術(shù)會議的時候，會有人攔住我說：“我認(rèn)識你！不過抱歉不是因為石墨烯，而是因為我在物理課上展示過你的

17、懸浮青蛙。學(xué)生們總是很好奇這只青蛙為什么能飛翔。”有關(guān)這只青蛙的故事，以及有關(guān)逆磁懸浮的穩(wěn)定性的深邃物理學(xué)，大家可以參考我在PhysicsToday上寫的一篇文章11。圖1：在Nijmegen的懸浮時刻。左圖直徑大約5厘米的水球自由地懸浮在磁鐵中心。右圖學(xué)會了飛翔的青蛙。這張圖片象征著“非磁性”物質(zhì)，包括人，的磁性并非可以忽略的。這個實驗為著名理論物理學(xué)家Michael Berry和我贏得了2001年的搞笑諾貝爾獎。起初，頒獎方詢問我們是否有膽量來接受這個獎，我們答應(yīng)了。我為我們的幽默感和自嘲的勇氣而感到驕傲。諾貝爾獎得主Geim先生感人至深的獲獎演講詞（中文版）中 精選 已有 3478 次閱

18、讀 2013-8-21 10:25 |系統(tǒng)分類:人物紀(jì)事|關(guān)鍵詞:諾貝爾獎 Geim 星期五晚的實驗磁懸浮的實驗是如此的有趣，甚至讓人上了癮。它給我上了重要的一課，那就是嘗試那些和我的專業(yè)領(lǐng)域八竿子打不著的研究方向有可能會產(chǎn)生非常有趣的結(jié)果，即使最初的想法可能是極其簡單的。這段經(jīng)歷影響了我的研究風(fēng)格。從那以后，我開始做一些不合常規(guī)的實驗嘗試，并且無端地稱它們?yōu)椤靶瞧谖逋淼膶嶒灐?。?dāng)然這個名字并不準(zhǔn)確，因為沒有什么深入的研究工作可以在一個晚上完成。實際上，它需要好幾個月的橫向思考，毫無明確目的地查閱不相關(guān)的文獻(xiàn)。最終，你會找到一種感覺注意是感覺而不是想法你會感覺到什么問題研究一下可能會很有趣。接

19、著，你開始嘗試實驗。通常的結(jié)果是失敗。然后你有可能繼續(xù)試一試或者放棄。不管怎樣，在某個時刻你都必須做出一個艱難的決定，究竟是繼續(xù)投入精力，還是放棄嘗試，開始研究別的問題。所有的這些都是在你的主要研究活動之余進(jìn)行的，它們只需要占用你的一點點時間和一點點思考。從我在Nijmegen工作的時候開始，我就用這種橫向思考來設(shè)計本科生和研究生的課題了。學(xué)生們對于這種研究方式總是感到很興奮。1999年到Nijmegen來讀博士學(xué)位的Kostya Novoselov（譯者注：Novoselov與Geim分享了2010年諾貝爾獎）參與了很多這樣的實驗。為了不影響學(xué)生們的正常學(xué)習(xí)和畢業(yè)，這些研究通常耗時不會超過幾

20、個月。雖然隨著每一次的失敗漸成事實，起初的熱情都會慢慢消退，但是有一些學(xué)生后來告訴我說這些廣泛探索的研究經(jīng)歷是他們?nèi)松械臒o價之寶。最令人驚奇的是，有的時候失敗并未如期而至。壁虎膠帶（Gecko tape）就是這樣的一個例子。一個偶然的機(jī)會，我讀到一篇文章描述了壁虎超強(qiáng)的攀爬能力背后的原理12。其中的物理是很簡單的。壁虎的腳趾上覆蓋著許多微細(xì)的絨毛，每一根絨毛能夠和它要攀爬的表面產(chǎn)生微弱的范德瓦爾斯力（10的負(fù)九次方牛頓量級），但是億萬根這樣的絨毛就足以產(chǎn)生巨大的吸引力，從而可以使得壁虎爬上任何物體表面，甚至玻璃的天花板。尤其引起我注意的是這種絨毛的尺寸，它們在微米量級，這正是我所研究的介觀物

21、理所在的尺度范圍。當(dāng)這個現(xiàn)象在我的腦海里時隱時現(xiàn)了一年多之后，Segey Dubonos和我設(shè)計出了一種能夠模擬壁虎腳趾上絨毛的材料。Segey加工出了大概一平方厘米大小的這種材料，它表現(xiàn)出了比較明顯的黏附力13。不幸的是，這種人造的材料比不上壁虎的腳趾，經(jīng)過幾次粘貼和分離之后，它的黏附力就完全消失了。但是，這仍不失為一個重要的驗證性實驗，它啟發(fā)了其他人在這個領(lǐng)域中的深入研究。我們希望某一天人們能夠復(fù)制出像壁虎腳趾那樣的結(jié)構(gòu)和具有自我清潔功能的膠帶。這樣這項研究就可以轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品了。Better to be wrong than boring在我準(zhǔn)備這個演講的時候，我總結(jié)了一個我們曾經(jīng)嘗試過的“

22、星期五晚實驗”的列表。直到那個時候我才意識到一個令人驚訝的事實。在大約15年的時間里我們一共做了2，30個這樣的實驗，可以想見，大部分的都徹底失敗了。但是有三個成功者：磁懸浮，壁虎膠帶以及石墨烯。這意味著一個極高的成功率：超過了10%！除此之外，還有幾次與成功擦肩而過。比如，我曾讀到一篇文章14關(guān)于FeGeSeAs合金中的巨逆磁效應(yīng)，這意味著這種材料可能會出現(xiàn)高溫超導(dǎo)狀態(tài)。我找同事Lamarches要了這種樣品，Kostya Novesolov 和我用彈道輸運霍爾磁測量技術(shù)來檢驗這種巨逆磁效應(yīng)，但是失敗了。即使冷卻到1K也沒有發(fā)現(xiàn)這種巨逆磁效應(yīng)。這次嘗試發(fā)生在2003年，遠(yuǎn)早于后來引發(fā)巨大關(guān)注

23、的鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)。至今我還在尋思當(dāng)時我們的樣品中是否有很小的一部分轉(zhuǎn)變成了超導(dǎo)體，只不過被我們忽略了。另外一次這樣的錯失良機(jī)是我們試圖測量單個活體細(xì)胞的“心跳”。實驗的想法是用二維電子氣體的霍爾器件來作為高精度的電壓計，用以測量活體細(xì)胞中的生物電信號。我們實驗的結(jié)果是，當(dāng)細(xì)胞活著的時候我們的裝置測量不到任何“心跳”，但是當(dāng)我們用大量酒精導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的時候，我們可以觀察到巨大的電壓脈沖15。現(xiàn)在我明白了當(dāng)時之所以探測不到活體細(xì)胞的心跳是因為我們選錯了細(xì)胞。我們選的是酵母菌，這是一種比較木納的細(xì)胞。在我們的實驗之后過了四年，其他的研究組選用胚胎心臟細(xì)胞在石墨烯上取得了成功16。老實說，我并不認(rèn)為

24、如此高的成功率是因為我特別擅長于的橫向思考。更確切地說是，它告訴我們，試探（有的時候甚至是漫無目標(biāo)的試探）新的研究方向比一般人預(yù)期的回報率要高。我們很有可能在某一個已有的礦藏里挖掘得太深了，留下了大量未被探尋過的寶藏就埋藏在淺淺的地表下，只要稍微往旁邊一試探我們就會發(fā)現(xiàn)它。當(dāng)一個人有嘗試的勇氣時，雖然并不是一定總是有所回報，但是至少這是一次探險的經(jīng)歷。曼徹斯特的生活到2000年，我的名下有了介觀超導(dǎo)和磁懸浮的研究工作以及四篇發(fā)表在Nature上的論文，申請正教授的條件成熟了。當(dāng)我的同事們得知我最終選擇了曼徹斯特大學(xué)而拒絕了其他一些看起來更加著名的大學(xué)時都感到非常驚訝。其實其中的原因很簡單。曼徹

25、斯特大學(xué)教授招聘委員會的主任Mike Moore知道我的妻子Irina并不僅僅是我的實驗助手和Nijmegen的兼職物理教員，他還知道她曾經(jīng)在Bristol大學(xué)的博士后期間做得非常成功。所以他建議Irina申請曼徹斯特大學(xué)的一個教職。在荷蘭的六年里，我從沒有奢望過我們夫妻可以在同一個學(xué)校都有正式的職位。這就是讓我們決定去曼徹斯特大學(xué)的原因。我們不僅感激這個可以同時解決我們兩人工作問題的機(jī)會，而且也為未來的同事對我們的關(guān)心而感動。我們從來沒有后悔過做出這個決定。于是，2001年初，在曼徹斯特大學(xué)我分到了幾間年久失修，裝滿老儀器的房子，還有10萬英鎊的啟動經(jīng)費。大學(xué)里沒有共享的大型實驗平臺，除了一

26、臺氦氣液化機(jī)。這對我來說不成問題。我繼續(xù)了在Nijmegen時的工作模式，借助別的合作者，尤其是Seregey Dubonos，的幫助來開展工作。實驗室以令人驚訝的速度成形了。半年之內(nèi)，我拿到了我的第一筆50萬英鎊的研究經(jīng)費。我用它買了一些必須的設(shè)備。雖然我們一歲的女兒占據(jù)了妻子很多時間和精力，她也在幾個月后申請到了她的啟動經(jīng)費。我們邀請Kostya Novesolov以Research Fellow的身份加入我們的實驗室（同時他還是作為研究生掛靠在Nijmegen，在2004年他從Nijmegen獲得博士學(xué)位）。我們實驗室的研究開始產(chǎn)生成果，這為我們贏得更多的資助，從而導(dǎo)致更多的成果。到20

27、03年，我們已經(jīng)發(fā)表了幾篇優(yōu)質(zhì)的論文，包括在Nature，Nature Materials和Physical Review Letters上，同時我們也不斷地為實驗室增添新的儀器。另外，我們拿到了一個一百四十萬英鎊的資助（由時任科技部長的David Sainsbury倡導(dǎo)的研究基礎(chǔ)設(shè)施計劃提供），計算機(jī)系的Ernie Hill和我建立起了曼徹斯特介觀和納米技術(shù)中心。我們并沒有用這筆意外之財來建房子，相反，我們利用了計算機(jī)系已有的一個250平米的超凈間。我們搬走里面一些老舊的儀器，取而代之的是一些最先進(jìn)的微細(xì)加工設(shè)備，包括一臺新的電子束刻蝕系統(tǒng)。對于這個中心，Ernie和我最感到驕傲的是世界上許

28、多其他類似的中心擁有更為昂貴的儀器，但是我們的中心從2003年起，就持續(xù)產(chǎn)出新的器件結(jié)構(gòu)。我們擁有的并不是一匹用來展示的駿馬，而是一匹埋頭苦干的馱馬。每當(dāng)我向其他國家的同事描述我的這段經(jīng)歷時，他們都覺得在三年之內(nèi)，憑借并非天文數(shù)字的啟動經(jīng)費就可以建立起一個完整的實驗室和微細(xì)加工中心實在是難以置信。如果我不是親歷者我也不會相信。一切進(jìn)展的都非常順利。大學(xué)很支持我們的工作，但是我最要感謝的是英國工程和物理科學(xué)研究委員會（EPSRC）非常負(fù)責(zé)的工作模式。這個資助機(jī)構(gòu)民主而且不排外，你在學(xué)術(shù)界里的地位以及人脈關(guān)系基本上不會產(chǎn)生任何影響。另外，在同行評議的過程中，也不會要求你的研究項目要有所謂的“前瞻性

29、的想法”和“對社會與經(jīng)濟(jì)需求的巨大應(yīng)用前景”。事實上，這個機(jī)構(gòu)是基于申請者最近一段時間在其領(lǐng)域的研究成果而分配經(jīng)費的。那些工作得勤奮而且有效的研究者一般會獲得資助。當(dāng)然，沒有哪一個資金分配體系是完美的。我們總在期望更好的體系。但是，讓我改用丘吉爾的一句名言，“除了我所知道的世界上別的國家以外，英國的研究資助體系是最糟糕的”。三朵思想的云當(dāng)我們的實驗室和納米中心慢慢成形的時候，我開始有一些空閑的時間來考慮新的“星期五晚實驗”。壁虎膠帶的成功和那幾個關(guān)于酵母菌和“準(zhǔn)鐵基超導(dǎo)體”的失敗就是發(fā)生在那段時間。一位來自俄羅斯研究所的高級研究員，我們實驗室的?？鸵约皩氋F的合作者，Serge Morozov，

30、把他的前兩次訪問浪費在了研究“磁化水”的課題上。2002年秋，我迎來了我們在曼徹斯特的第一位研究生，姜達(dá)。我需要給他設(shè)計一個博士課題。顯然，在開始的幾個月里，他要花時間提高英語，熟悉實驗室的環(huán)境。對于一個初學(xué)者，我給他建議了一個我橫向思考的課題，那就是把石墨加工成盡可能薄的薄膜，如果做成了，我答應(yīng)他我們將測量它的“介觀”性質(zhì)。近來，當(dāng)我試圖回想起當(dāng)時這個想法是怎么產(chǎn)生的時，我記得有三朵非常不成形的“思想的云朵”。第一朵云是所謂“金屬電子學(xué)”的概念。如果給金屬一個外加電場，金屬表面的電子數(shù)目會改變，從而可以預(yù)見它的表面性質(zhì)也會改變。這正是現(xiàn)代半導(dǎo)體電子器件工作的原理。為什么不用金屬代替半導(dǎo)體硅呢

31、？當(dāng)我還是本科生的時候，我嘗試過給金屬加電場，用X射線來探測金屬表面晶格常數(shù)的變化。這個想法是很天真的，因為通過簡單的數(shù)量級估計我們就能知道這種變化是極其微小的。沒有哪一種電介質(zhì)可以承受高于1V/nm的電場強(qiáng)度，如果換算成電荷密度的話，相當(dāng)金屬表面電荷密度的改變不能超過每平方厘米10的14次方個電子（譯者注：我用高斯定理計算了一下，似乎應(yīng)為每平方厘米10的13次方個電子）。作為比較，一個普通的金屬，比如金，在中性狀態(tài)下每立方厘米包含有10的23次方個電子。即使對于一個納米厚的金薄膜，在其上增加或減少每平方厘米10的14次方個電子只能改變其電子密度的1%，從而電導(dǎo)率改變1%（譯者注：我檢查了一下，似乎應(yīng)為千分之一或者萬分之一），更不用說其晶格常數(shù)更為微小的變化了。歷史上曾有許多研究人員試圖測量這種電場對于金屬的作用。最早這個想法要追溯到1902年，在電子剛剛被發(fā)現(xiàn)之后，（電子發(fā)現(xiàn)者，1906年諾貝爾物理學(xué)獎得主）就曾建議Charles Mott（著名理論物理學(xué)家Nev